发射系统和接收系统、以及发射方法和接收方法
【专利摘要】本发明公开描述了实现多速率通信的发射系统和接收系统、以及发射方法和接收方法。该发射信号的发射系统包括：发射端选择装置，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地输入到第一星座映射调制装置和第二星座映射调制装置之一；所述第一星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号；所述第二星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及OFDM调制装置，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
【专利说明】发射系统和接收系统、以及发射方法和接收方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及光纤通信领域，且更具体地，涉及用于实现多速率通信的发射系统和接收系统、以及发射方法和接收方法。
【背景技术】
[0002]为了使数字信号在通信信道中传输，需要用数字信号对正弦(或余弦)载波信号进行调制。几种基本调制方式包括幅度调制(ASK)、频率调制(FSK)和相位调制(PSK)及正交幅度调制(QAM)。
[0003]为了实现高于波特率RBaud的信息速率Rb，可以利用多电平调制格式，例如多电平相位调制格式(mPSK)、多电平正交幅度调制(mQAM)等等，其中，m是2的正整数次幂或2P，其中P为正整数。例如，P=I时为BPSK (又称2PSK),Rb=Reaud ；p=2则为QPSK (又称4PSK)或为 4QAM，Rb=2RBaud ；p=3 则为 8PSK 或 8QAM，Rb=3RBaud ；p=4 则为 16PSK 或 16QAM，Rb=4RBaud ；p=5为32QAM，Rb=5RBaud ；p=6则为64QAM Rb=6RBaud。因此，在同一波特率RBaud的情况下，为了实现多种信息速率Rb的通信，可以通过改变调制格式来实现。
[0004]在数字调制技术中，通常也将mPSK、mQAM等称为星座映射，并将同相分量I和正交分量Q分别作为横纵坐标得到星座映射的星座图。例如4QAM的一种示例星座图见图1 (a),16QAM的一种示例星座图见图1 (b)，QPSK的一种示例星座图如图1 (c)，16PSK的一种示例星座图如图1(d)。
[0005]目前，在实现100Gb/s速率的光纤传输时，主要是单载波4QAM或者QPSK调制格式；实现200Gb/s速率的信号传输时，则一般使用的是16QAM调制格式。两者在硬件实现和软件方面有很大的不同。
[0006]如果用硬件实现100Gb/s的速率,在发送端米用例如4QAM,信号本身为±l±j,同相分量I和正交分量Q都是± I。产生4QAM信号的一种不例硬件实现图见图1(e)。
[0007]如果用硬件实现产生200Gb/s速率的16QAM信号，同相分量I和正交分量Q将分别取+3，+1，-1，-3，即由4QAM的两种电平格式变成为16QAM的4种电平格式。因此在产生信号的时候，就需要额外的硬件去实现。产生16QAM信号的一种示例硬件方式见图1(f)。
[0008]在硬件上，两种速率的4QAM和16QAM的调制所采用的硬件是不同的，因此，要对4QAM的速率升级为16QAM的速率，必须对硬件进行升级，这是很麻烦的。
[0009]在软件上，4QAM调制的一种示例星座图为图1(a)，由于信号的四个点的模都是恒定的(因为信号点分布在同一个圆上)，因此实现该技术的解调方案主要采用的是恒模算法(CM)。它通过调节线性均衡器的抽头增益来达到使代价函数减小的目的。恒模盲均衡算法适用于所有具有恒定包络(简称恒模)和一部分非恒包络(如QAM)的发射信号的均衡。
[0010]而CMA算法的误差函数e (η)是:
[0011 ] e (η) =ζ (η) (| ζ (η) 12-R)
[0012]其中，ζ(η)表示需要进行均衡的接收信号，R表示由发射信号决定的一个常数，7i /:TI Λ'(/?) I"]
X (η)表示发射信号，η表示接收信号采样的时序序号，E□表示期望值。从
该算法的误差函数可知，该算法对4QAM信号时最佳的，而对16QAM信号不是最佳的。
[0013]16QAM的信号分布在3个圆上。因此如果用CMA实现16QAM解调，就需要根据位于这3个圆的点来分别进行处理，其软件处理量将是4QAM的3到4倍。
[0014]也就是说，在软件上，如果要将4QAM的信息速率升级为16QAM的信息速率，两者如果用相同的软件解调方式，得到的解调效果不一样，处理量也不同；如果用不同的软件解调方式，则需要对软件进行升级，这也是很麻烦的。
[0015]综上，在现有技术中，如果要实现两种或更多传输速率的切换，则必须对硬件和软件进行较大升级或改变，缺少能在同一芯片上在几乎无硬件或软件改变的情况下来实现多种速率通信的装置和方法。
【发明内容】
[0016]正交频分复用(OFDM)是一种可用于光纤通信环境下的高速传输技术，主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。它属于多载波调制(Multi — Carrier Modulation,MCM)技术,增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力，还采用了功率控制和自适应调制相协调工作方式。
[0017]本发明利用OFDM调制和解调的特性来解决【背景技术】部分提到的上述技术问题。
[0018]鉴于上述，根据本 发明的一个方面，提供一种发射信号的发射系统，包括:发射端选择装置，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地输入到第一星座映射调制装置和第二星座映射调制装置之一；所述第一星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号；所述第二星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及OFDM调制装置，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
[0019]如此，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM调制的结构的情况下，通过选择不同的星座映射调制，可以产生信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置可以实现两种速率的切换和发送。
[0020]所述第一星座映射调制可以是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座映射调制可以是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。如此，要调制的传输数据可以在mPSK调制和m’ PSK调制之间切换，也可以在mPSK调制和m’ QAM之间切换，也可以在mQAM调制和m’ QAM调制之间切换。
[0021 ] 所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率可以不同。例如，m不等于m，ο
[0022]所述发射系统还可以与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。这样，可以在发射端不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’QAM等，只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信号用一种星座映射调制格式来进行调制即可，这样可以进一步简化硬件和软件结构。
[0023]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。而不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等。
[0024]根据本发明的另一方面，提供一种用于从发射系统接收信号的接收系统，包括:OFDM解调装置，用于对输入的信号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号；接收端选择装置，用于基于OFDM解调的信号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地输入到第一星座映射解调装置和第二星座映射解调装置之一；所述第一星座映射解调装置，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及所述第二星座映射解调装置，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
[0025]如此，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM解调的结构的情况下，通过选择不同的星座映射解调方式，可以解调信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置可以实现两种速率的解调。
[0026]所述第一星座映射解调可以是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座映射解调可以是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。如此，要解调的传输数据可以在mPSK解调和m’ PSK解调之间切换，也可以在mPSK解调和m ’ QAM之间切换，也可以在mQAM解调和m ’ QAM解调之间切换。
[0027]所述OFDM解调装置还可以包括:时间同步和频率同步装置，用于对接收的信号进行时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移；信道估计和相位噪声估计装置，用于对OFDM解调的信号进行信道估计和相位噪声估计。其中，相位噪声估计为了消除相位噪声。
[0028]所述接收系统还可以接收从发射系统发射的第三星座映射调制格式的参考信号，且所述时间同步和频率同步装置、所述信道估计和相位噪声估计装置通过第三星座映射调制格式的参考信号来实现。这样，可以在接收端不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等，只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信号用一种星座映射解调格式来进行解调即可，这样可以进一步简化硬件和软件结构。
[0029]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。而不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等。
[0030]所述接收端选择装置选择的星座映射解调装置可以与所述发射系统中选择的对发射的信号进行星座映射调制的星座映射调制装置相对应。例如，发送端选择了 mQAM调制，则在接收端也选择mQAM解调。这样，可以使得该接收系统与上述根据本发明的方面的发射系统结合起来形成一个配套的通信系统。
[0031]根据本发明的另一方面，提供一种发射方法，包括:发射端选择步骤，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地进行第一星座映射调制步骤和第二星座映射调制步骤之一；所述第一星座映射调制步骤，用于基于发射端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号；所述第二星座映射调制步骤，用于基于发射端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及OFDM调制步骤，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
[0032]所述第一星座映射调制可以是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座映射调制可以是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
[0033]所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率可以不同。
[0034]所述发射方法还可以包括:与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。
[0035]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。
[0036]根据本发明的另一方面，提供一种从发射系统接收信号的接收方法，包括:0FDM解调步骤，用于对输入的信号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号；接收端选择步骤，用于基于OFDM解调的信号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地进行第一星座映射解调步骤和第二星座映射解调步骤之一；所述第一星座映射解调步骤，用于基于接收端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及所述第二星座映射解调步骤，用于基于接收端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
[0037]所述第一星座映射解调可以是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座映射解调可以是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
[0038]所述OFDM解调步骤还可以包括:时间同步和频率同步步骤，用于对接收的信号进行时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移；信道估计和相位噪声估计步骤，用于对OFDM解调的信号进行信道估计和相位噪声估计。其中，相位噪声估计为了消除相位噪声。
[0039]所述接收方法还可以接收从发射系统发射的第三星座映射调制格式的参考信号，且所述时间同步和频率同步步骤、所述信道估计和所述相位噪声估计步骤通过第三星座映射调制格式的参考信号来实现。
[0040]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。
[0041]所述接收端选择步骤选择的星座映射解调步骤可以与所述发射系统处选择的对发射的信号进行的星座映射调制步骤相对应。
[0042]根据本公开的各个方面，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM调制的结构的情况下，通过选择不同的星座映射调制，可以产生信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置可以实现两种速率的切换和发送。不仅如此，要传输的有效数据可以被调制为其他调制格式、例如mQAM、mPSK中的任一种等等，这样使得同一硬件配置和软件配置可以灵活地用于多种传输速率和多种星座映射调制格式，这简化了硬件和软件，也提高了应用兼容性。在接收端，也仅需要用于OFDM解调的统一的硬件配置和软件配置即可，而在切换多种速率时，无需对硬件和软件进行升级或更改。另外，通过将用于时间同步和频率同步、信道估计装置和相位噪声估计的参考信号通过同一星座映射调制格式来实现。这样，可以在接收端不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’QAM等，只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信号用一种星座映射解调格式来进行解调即可，这样可以进一步简化硬件和软件结构。
【专利附图】
【附图说明】[0043]现在将参考附图仅通过例子描述本发明的优选实施例，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，相同的组件用相同的附图标记来表示，在附图中:
[0044]图1是示出现有技术中的星座映射调制的示意图和硬件实现示意图，其中图1(a)-图1(d)示出了现有技术中的星座映射调制4QAM、16QAM、QPSK、16PSK的星座图，且图1(e)和图1(f)分别示出了 4QAM和16QAM的硬件实现示意图。
[0045]图2(a)和2(b)是示出根据本发明的一个实施例的发射信号的发射系统的方框图。
[0046]图3(a)和3(b)是示出根据本发明的另一实施例的接收信号的接收系统的方框图。
[0047]图4是示出根据本发明的另一实施例的发射信号的发射方法的示意图。
[0048]图5是示出根据本发明的另一实施例的接收信号的接收方法的示意图。
【具体实施方式】
[0049]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且本领域的技术人员能够在阅读了本公开之后清楚本公开中未描述的其他实施方式也在本公开的范围之内。
[0050]图2(a)是示出根据本发明的一个实施例的发射信号的发射系统200的方框图。
[0051]该发射系统200包括:发射端选择装置201，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地输入到第一星座映射调制装置202和第二星座映射调制装置203之一；所述第一星座映射调制装置202，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号；所述第二星座映射调制装置203，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及OFDM调制装置204，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
[0052]该发射端选择装置201可以包括开关、切换器、或选择器等，只要其可以实现将输入的比特数据选择性地输入到第一星座映射调制装置202和第二星座映射调制装置203之
一即可。
[0053]所述第一星座映射调制可以是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座映射调制可以是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。如此，要调制的传输数据可以在mPSK调制和m’ PSK调制之间切换，也可以在mPSK调制和m’ QAM之间切换，也可以在mQAM调制和m’ QAM调制之间切换。
[0054]所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率可以不同。例如，m可以不等于m’。假设，第一星座映射调制可以是例如4QAM以实现100Gb/S的信息传输速率，而第二星座映射调制可以是例如16QAM以实现200Gb/s的信息传输速率。当然，第一星座映射调制也可以是例如QPSK以实现100Gb/S的信息传输速率，而第二星座映射调制可以是例如16PSK以实现200Gb/s的信息传输速率。或者第一星座映射调制也可以是例如QPSK以实现100Gb/s的信息传输速率，而第二星座映射调制可以是例如16QAM以实现200Gb/s的信息传输速率等等。本公开不限于此，只要第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率不同即可。
[0055]当然，在某些情况下，可能在发射的信息速率相同(例如都为100Gb/S)的情况下，但需要调制格式不同，例如4QAM和QPSK，即m=m’，也可以利用本公开的该实施例来实现容易且低成本的切换。[0056]本公开中的星座映射调制例如4QAM和16QAM都可以用软件调制方式来实现，以避免在芯片上增加实现两者的分别的硬件。
[0057]本公开中的OFDM调制装置204可以使用众多已知的OFDM调制方式，例如，如图2(b)所举例示出的，该OFDM调制装置204可以包括串/并变换装置2041用于进行输入比特的串/并变换以生成并行的信号；插入导频装置2042，用于插入导频；快速傅里叶逆变换(IFFT)装置2043，用于对每个并行的信号进行快速傅里叶逆变换；插入循环前缀装置2044，用于插入循环前缀(或保护时间间隔)；并/串变换装置2045，用于将经过快速傅里叶逆变换的并行的信号变换为串行的信号。该发射系统200还可以包括用于发射信号的数/模(D/A)变换装置和低通滤波器(LPF) 205用于将串行信号从数字格式转换为模拟格式以输出基带信号；上变频器206，用于将基带信号进行上变频以用于射频发射等等。这些装置和器件都是公知的，在此不赘述。
[0058]要注意的是，该发射系统200还可以与传输的信号一起发送参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。OFDM以帧结构为单位的方式来进行调制和解调。例如10000个符号为一组:前100个符号是固定符号A,用于时间同步和频率同步;101-200固定符号是B，用于信道估计；301，401，…，99901，固定符号C，用于相位估计。除了这些固定符号外，还有所需要传输的数据(例如，例如被调制为4QAM或16QAM的有效信息数据)。而需要传输的数据与用于同步、信道估计、相位噪声估计的信号是完全独立的。基于这一点，假设需要传输的数据采用例如4QAM或16QAM等调制格式来调制，而上述用于同步、信道估计、相位估计的符号A、B、C均可采用例如BPSK来调制，而不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是4QAM还是16QAM等。也就是说，在切换例如4QAM或16QAM的星座映射信号时，对星座映射信号进行OFDM的装置可以仅采用统一的BPSK格式来调制要发送的其他参考信号。而该PBSK调制格式也可以用软件实现，当然也可以用硬件实现，只是通常不用硬件实现。这样，在实现4QAM或16QAM的星座映射信号的不同信息速率的同时，整个发射系统的用于进行星座映射信号的4QAM或16QAM调制和进行参考信号的BPSK的调制以及进行OFDM调制的软件和硬件配置可以不变，因此，可以减少系统的软件和硬件升级而需要的人力、物力、财力。
[0059]因此，也就是说，所述发射系统200还可以与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。这样，可以在发射端不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等，只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信号用一种星座映射调制格式来进行调制即可，这样可以进一步简化硬件和软件结构。
[0060]如此，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM调制的结构的情况下，通过选择不同的星座映射调制，可以产生信息速率不同(100Gb/s或200Gb/s)的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置可以实现两种速率的信号的切换和发送。
[0061]当然，基于本公开，还可以容易地实现多于两种速率的信号的切换和发送，因此，本公开的实施例可以应用于非常广泛的范围。
[0062]图3(a)是示出根据本发明的另一实施例的接收信号的接收系统300的方框图。
[0063]该接收系统包括:0FDM解调装置301，用于对输入的信号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号；接收端选择装置302，用于基于OFDM解调的信号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地输入到第一星座映射解调装置303和第二星座映射解调装置304之一；所述第一星座映射解调装置303，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及所述第二星座映射解调装置304，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
[0064]OFDM解调装置301可以使用众多已知的OFDM解调方式，例如，如图3(b)示例示出的，该OFDM解调装置301可以包括时间同步和频率同步装置3011，用于对该数字信号进行时间同步和频率同步以校正信号中存在的频率偏移和时间偏移；串/并变换装置3012，用于将串行信号为并行信号；去循环前缀装置3013，用于去除循环前缀；快速傅里叶变换(FFT)装置3014 ;信道估计和相位噪声估计装置3015，用于进行信道估计和相位噪声估计等；并/串变换装置3016，用于将并行信号变换为串行信号；等等。接收系统300还可以包括用于整个信号接收的下变频器305，用于将射频信号下变频为基带信号；模/数(A/D)变换装置和低通滤波器(LPF)306，用于将基带信号转换为数字信号。这些装置和器件都是本领域已知的，在此不赘述。
[0065]例如，在接收系统300接收例如图2(a)或2 (b)中的发射系统200发射的信号的情况下，由于发射的信号的速率可能由于发射端选择装置201的选择而不同，因此，图3(a)中的接收端选择装置302可以基于该信号的信息速率来选择相对应的星座映射解调装置来对该信号进行相应的星座映射解调。例如，发射系统200采用4QAM星座映射调制格式来调制发射信号，则接收系统300可以相应地采用4QAM星座映射解调格式来解调该信号。这样，所述接收端选择装置302选择的星座映射解调装置(303或304)可以与所述发射系统200中选择的对发射的信号进行星座映射调制的星座映射调制装置(202或203)相对应。这样，可以使得该接收系统300与上述根据图2所示的发射系统200结合起来形成一个配套的通信系统。
[0066]当然，该接收系统300不一定只接收图2(a)或2 (b)所示的发射系统200发射的信号，而可以接收其他各种系统发射的信号，只要其可以知道该信号的信息速率和星座映射调制格式，就可以通过接收端选择装置302选择相应的星座映射解调装置来进行解调。
[0067]所述第一星座映射解调可以是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座映射解调可以是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。如此，要解调的传输数据可以在mPSK解调和m’ PSK解调之间切换，也可以在mPSK解调和m ’ QAM之间切换，也可以在mQAM解调和m ’ QAM解调之间切换。
[0068]本公开中的星座映射解调都可以用软件解调方式来实现，以避免在芯片上增加实现两者的分别的硬件。
[0069]如先前所述的，所述接收系统300还可以包括:时间同步和频率同步装置3011，用于对接收的信号进行时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移；信道估计和相位噪声估计装置3015，用于对OFDM解调的信号进行信道估计和相位噪声估计。[0070]S卩，所述接收系统300还可以接收从图2(a)或2 (b)中的发射系统200发射的第 三星座映射调制格式的参考信号，且所述时间同步和频率同步装置3011、所述信道估计和 相位噪声估计装置3015通过第三星座映射调制格式的参考信号来实现。所述第三星座映 射调制格式可以是例如BPSK。这样，可以在接收端不用考虑实际调制的传输数据的调制格 式是mPSK还是m’ QAM等，只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参 考信号用一种星座映射解调格式例如BPSK来进行解调即可，这样可以进一步简化硬件和 软件结构。而不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等。
[0071]下面详细阐述为何用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信 号可以用与时间传输的数据的星座映射调制格式(例如mPSK/mQAM)不同的解调格式(例如 BPSK )来解调。
[0072]因为时间同步主要靠同步码元的自相关运算实现，因此与OFDM信号内子载波上 有效信息数据是采用的何种调制格式无关。即，无论信息数据的调制格式是mPSK/mQAM，用 于时间同步的符号A可采取BPSK调制格式，因而时间同步算法均可统一用BPSK算法实现。
[0073]因为频率估计利用自相关卷积运算估计载波相位，因此与OFDM信号内子载波上 有效信息数据是采用的何种调制格式无关。无论信息数据的调制格式是mPSK/mQAM，用于频 率估计的符号A (如上述)可采取BPSK调制格式，因而频率估计算法均可统一用BPSK算法 实现。
[0074]因为信道估计利用OFDM信息数据之前的数十个训练码元求得信道响应矩阵，因 此也与OFDM有效信息数据是采用何种调制格式无关。无论信息数据的调制格式是mPSK/ mQAM，用于信道估计的符号B (如上述)可采取BPSK调制格式，因而信道估计算法均可统一 用BPSK算法实现。
[0075]因为相位噪声估计利用OFDM信息帧中的导频子载波实现，导频子载波上调制的 信息不计算在有效信息内，因此数个导频子载波上只调制阶数较小的调制格式信号，如 BPSK,以便于估计相位噪声。因此，也与OFDM信号内子载波上有效信息数据是采用的何种 调制格式无关。无论信息数据的调制格式是mPSK/mQAM，用于相位噪声估计的符号C (如上 述)可采取BPSK调制格式，因而相位噪声估计算法均可统一用BPSK算法实现。
[0076]顺带提及，OFDM解调装置301中的例如FFT装置(未示出)进行快速傅里叶变换。 因此也与OFDM信号内子载波上有效信息数据是采用的何种调制格式无关。也就是说无论 信息数据采用mPSK/mQAM调制或是BPSK调制均不影响快速傅里叶变换算法。
[0077]因此，在接收系统300中，无论有效信息数据采用何种星座映射调制格式吗，都可 以统一用BPSK算法来进行时间同步、频率估计、信道估计、相位噪声估计。同时，在接收系 统300中，简化了软件配置，在解调不同速率传输的数据时，不需要对软件配置和硬件配置 进行升级或更改。
[0078]如此，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM解调的结构的情况下，通过选择不同 的星座映射解调方式，可以解调信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件 配置可以实现两种速率的解调。
[0079]当然，基于本公开，还可以容易地实现多于两种速率的信号的切换和接收，因此， 本公开的实施例可以应用于非常广泛的范围。
[0080]图4是示出根据本发明的另一实施例的发射信号的发射方法400的示意图。[0081]该发射方法400包括:发射端选择步骤401，用于基于要发射的速率、将输入的比 特数据选择性地进行第一星座映射调制步骤402和第二星座映射调制步骤403之一；所述 第一星座映射调制步骤402，用于基于发射端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第一 星座映射调制以得到星座映射信号；所述第二星座映射调制步骤403，用于基于发射端选 择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及OFDM 调制步骤404，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
[0082]所述第一星座映射调制可以是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座 映射调制可以是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
[0083]所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率可以不同。
[0084]所述发射方法还可以包括:与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考 信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。
[0085]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。
[0086]其他细节可以与上述实施例中公开的内容相一致，在此不赘述。
[0087]如此，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM调制的结构的情况下，通过选择不同 的星座映射调制，可以产生信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置 可以实现两种速率的信号的切换和发送。
[0088]图5是示出根据本发明的另一实施例的接收信号的接收方法500的示意图。
[0089]该从发射系统接收信号的接收方法500包括:OFDM解调步骤501，用于对输入的信 号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号；接收端选择步骤502，用于基于OFDM解调的信 号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地进行第一星座映射解调步骤503和第二星座映 射解调步骤504之一；所述第一星座映射解调步骤503，用于基于接收端选择步骤的选择， 对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及所述 第二星座映射解调步骤504，用于基于接收端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二 星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
[0090]所述第一星座映射解调可以是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座 映射解调可以是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
[0091]所述接收方法还可以包括:时间同步和频率同步步骤，用于对接收的信号进行 时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移；信道估计步骤，用于对 OFDM解调的信号进行信道估计；以及相位噪声估计步骤，用于对OFDM解调的信号进行相位 噪声估计，以去除相位噪声。
[0092]所述接收方法还可以接收从发射系统发射的第三星座映射调制格式的参考信号， 且所述时间同步和频率同步步骤、所述信道估计和所述相位噪声估计步骤通过第三星座映 射调制格式的参考信号来实现。
[0093]所述第三星座映射调制格式可以是BPSK。
[0094]所述接收端选择步骤选择的星座映射解调步骤可以与所述发射系统处选择的对 发射的信号进行的星座映射调制步骤相对应。
[0095]其他细节可以与上述实施例中公开的内容相一致，在此不赘述。
[0096]以上，根据本公开的各个方面，在硬件配置和软件配置为统一的OFDM调制的结构 的情况下，通过选择不同的星座映射调制，可以产生信息速率不同的信号，这使得利用统一的硬件配置和软件配置可以实现两种速率的切换和发送。不仅如此，要传输的有效数据可 以被调制为其他调制格式、例如mQAM、mPSK中的任一种等等，这样使得同一硬件配置和软 件配置可以灵活地用于多种传输速率和多种星座映射调制格式，这简化了硬件和软件，也 提高了应用兼容性。在接收端，也仅需要用于OFDM解调的统一的硬件配置和软件配置即 可，而在切换多种速率时，无需对硬件和软件进行升级或更改。另外，通过将用于时间同步 和频率同步、信道估计装置和相位噪声估计的参考信号通过同一星座映射调制格式来实 现。这样，可以在接收端不用考虑实际调制的传输数据的调制格式是mPSK还是m’ QAM等， 只要将用于时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计的参考信号用一种星座映射解 调格式来进行解调即可，这样可以进一步简化硬件和软件结构。
[0097]本公开的各个实施例实现了在同一芯片上在几乎无硬件或软件改变的情况下的 多种速率通信。
[0098]以上公开已经描述了发射信号和接收信号的方法和系统的各个实施例，但是，上 述描述是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。而且，本领域技术人 员根据本公开已经可以理解各个术语的本质含义，本公开的内容并不仅局限于具体的术语 所给出的狭窄的含义，而是可以指示在本公开的精神和原理内的广泛的含义。在不偏离所 说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本【技术领域】的普通技术人员来说许多修改和 变更都是显而易见的。本领域技术人员应该理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，可 以基于设计需要和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更。
【权利要求】
1.一种发射信号的发射系统，包括: 发射端选择装置，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地输入到第一星座映射调制装置和第二星座映射调制装置之一； 所述第一星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号； 所述第二星座映射调制装置，用于基于所述发射端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及 OFDM调制装置，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
2.根据权利要求1所述的发射系统，其中，所述第一星座映射调制是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座映射调制是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
3.根据权利要求1所述的发射系统，其中，所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率不同。
4.根据权利要求1所述的发射系统，其中，所述发射系统还与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。
5.根据权利要求4所述的发射系统，其中，所述第三星座映射调制格式是BPSK。
6.一种用于从发射系统接收信号的接收系统，包括: OFDM解调装置，用于对输入的信号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号； 接收端选择装置，用于基于OFDM解调的信号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地输入到第一星座映射解调装置和第二星座映射解调装置之一； 所述第一星座映射解调装置，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及 所述第二星座映射解调装置，用于基于所述接收端选择装置的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
7.根据权利要求6所述的接收系统，其中，所述第一星座映射解调是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座映射解调是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
8.根据权利要求6所述的接收系统，其中，所述OFDM解调装置还包括: 时间同步和频率同步装置，用于对接收的信号进行时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移； 信道估计和相位噪声估计装置，用于对OFDM解调的信号进行信道估计和相位噪声估计。
9.根据权利要求8所述的接收系统，其中，所述接收系统还接收从发射系统发射的第三星座映射调制格式的参考信号，且所述时间同步和频率同步装置、所述信道估计和相位噪声估计装置通过第三星座映射调制格式的参考信号来实现。
10.根据权利要求9所述的接收系统，其中，所述第三星座映射调制格式是BPSK。
11.根据权利要求6所述的接收系统，其中，所述接收端选择装置选择的星座映射解调装置与所述发射系统中选择的对发射的信号进行星座映射调制的星座映射调制装置相对应。
12.—种发射方法,包括: 发射端选择步骤，用于基于要发射的速率、将输入的比特数据选择性地进行第一星座映射调制步骤和第二星座映射调制步骤之一； 所述第一星座映射调制步骤，用于基于发射端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射调制以得到星座映射信号； 所述第二星座映射调制步骤，用于基于发射端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射调制以得到星座映射信号；以及 OFDM调制步骤，用于将所述星座映射信号进行OFDM调制以得到OFDM调制的信号，用于发射。
13.根据权利要求12所述的发射方法，其中，所述第一星座映射调制是mPSK调制和mQAM调制中的任一种，所述第二星座映射调制是m’ PSK调制和m’ QAM调制中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
14.根据权利要求12所述的发射方法，其中，所述第一星座映射调制和所述第二星座映射调制的信息速率不同。
15.根据权利要求12所述的发射方法，其中，所述发射方法还包括: 与发射的信号一起发送第三星座映射调制格式的参考信号，以用于接收端的时间同步和频率同步、信道估计和相位噪声估计。
16.根据权利要求15所述的发射方法，其中，所述第三星座映射调制格式是BPSK。
17.一种从发射系统接收信号的接收方法，包括: OFDM解调步骤，用于对输入的信号进行OFDM解调以得到OFDM解调的信号； 接收端选择步骤，用于基于OFDM解调的信号的信息速率、将OFDM解调的信号选择性地进行第一星座映射解调步骤和第二星座映射解调步骤之一； 所述第一星座映射解调步骤，用于基于接收端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第一星座映射解调以得到第一星座映射解调的比特数据；以及 所述第二星座映射解调步骤，用于基于接收端选择步骤的选择，对输入到其的信号进行第二星座映射解调以得到第二星座映射解调的比特数据。
18.根据权利要求17所述的接收方法，其中，所述第一星座映射解调是mPSK解调和mQAM解调中的任一种，所述第二星座映射解调是m’ PSK解调和m’ QAM解调中的任一种，其中，m、m’为2的正整数次幂。
19.根据权利要求17所述的接收方法，其中，所述OFDM解调步骤还包括: 时间同步和频率同步步骤，用于对接收的信号进行时间同步和频率同步，以校正信号中存在的时间偏移和频率偏移；信道估计和相位噪声估计步骤，用于对OFDM解调的信号进行信道估计和相位噪声估计。
20.根据权利要求19所述的接收方法，其中，所述接收方法还接收从发射系统发射的第三星座映射调制格式的参考信号，且所述时间同步和频率同步步骤、所述信道估计和所述相位噪声估计步骤通过第三星座映射调制格式的参考信号来实现。
21.根据权利要求20所述的接收方法，其中，所述第三星座映射调制格式是BPSK。
22.根据权利要求17所述的接收方法，其中，所述接收端选择步骤选择的星座映射解调步骤与所述发射系统处选择的对发射的信号进行的星座映射调制步骤相对应。
【文档编号】H04L25/02GK103581091SQ201210270586
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月31日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】杨奇, 黎偲, 杨铸, 余少华 申请人:武汉邮电科学研究院